一种用于电石自动制样的电气控制系统及其控制方法与流程

本发明属于自动化控制技术领域，应用于化工行业，具体涉及一种用于电石自动制样的电气控制系统及其控制方法。

背景技术：

电石(碳化钙)化学性质活泼，遇水发生激烈反应，在化工业主要用来生产乙炔。电石品质的好坏决定了发气量的多与少，进而决定了电石的价格。生产厂家每采购一批电石，在电石到厂后都会对其采样并制样，进而化验得出发气量值来判断电石的品质。

目前电石行业内基本为人工制样，制样人员的制样过程在两名监督人员陪同下进行。首先启动破碎机，将采集到的电石样品倒入破碎机进行破碎，将破碎好的电石电样品倒入分选筛中以手动的形式进行筛分(筛网孔径3.5mm)，进而将筛选后的电石分别装入4个样瓶，同时也将电石运输车信息卡装入4个样瓶中，最后把4瓶样品就地锁入样品柜中。第二天由转运人员开锁取样，将样瓶内部的车辆信息卡替换成数字编码并做好记录，其中两瓶作为化验样品送至化验间进行化验，另外2瓶作为备查样品锁入存样点的样品柜中保存1星期，当生产电石厂家对化验结果有争议时启用备查样品进行二次检验。

目前行业内的电石制样方式存在以下缺点：

在电石制样过程中会产生大量的粉尘，而且电石是3类致癌物质，危害制样操作人员的身体健康。

国标gb10665-2004中规定用于电石发气量测定的电石粒度在5-12mm，而目前行业内人工制得的电石样品粒度多在1-15mm不等，后续的化验工作人员的工作中便增加了挑选满足化验粒度的电石，不仅降低了工作效率，又增加了劳动强度。

目前行业内的电石制样过程中，制样人员需要在监督人员的陪同下工作，主要是为了避免人为因素干扰试验结果。这样对企业来说不仅增加了用人成本，又不能完全杜绝人为的干扰因素。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明的目的在于避免电石粉尘对身体造成的伤害、保证电石样品安全，提供一种用于电石自动制样的电气控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于电石自动制样的电气控制系统，包括管理层、控制层和执行机构；所述管理层为上位机，用于进行系统的组态，值班人员可以在值班室远程启停现场的设备、输入工作数据以及实时的监控现场设备的运行状态；

所述控制层为工业可编程逻辑控制器，用于进行现场的工作流程控制；

所述执行机构包括除尘风机组、电石制样系统，所述除尘风机组安装在电石制样系统的各执行机构中，所述电石制样系统包括存放电石原石的样筒、破碎机、电动分选筛；所述电动分选筛下一执行机构为集料加样装置，集料加样装置下方为运送线，运送线上还设置有称重单元，所述称重单元作为变送器将样瓶内的电石重量值实时反馈至现场控制层；运送线上输送有若干样瓶，每一样瓶对应有rfid标签，在运送线上还设有压盖机，压盖机将瓶盖压在样瓶开口处；运送线的终端连接至样瓶存放区。

优选的，电动分选筛和集料加样装置还连接有回收运送线，回收运送线的终端连接至余料回收仓。

优选的，控制层配置有数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口、高速脉冲输入输出接口、rj45工业以太网接口以及rs485串行通讯接口。

优选的，除尘风机组、破碎机、电动分选筛及运送线的皮带机均安装有开关传感器。

优选的，所述样筒安装在翻转机构上。

本发明还公开了上述用于电石自动制样的电气控制方法：

(1)开始制样之前操作员只需要将电石样的信息录入在上位机中，确认制样设备中放置好制样所需的空瓶和瓶盖即可；

(2)当电石制样系统开始工作时，启动除尘风机组，吸除掉由破碎机、电动分选筛等机构工作所产生的电石粉尘；

(3)在电石制样系统工作之前，输送带会把空样瓶输送至加样工位，在加样工位的下方安装有称重单元，先检测空样瓶的质量是否在规定的偏差范围之内，如果空样瓶的质量与标准空样瓶质量偏差过大，证明空样瓶内可能装有物质，这时需要人工来介入；如果测得空样瓶没有问题的话，将样瓶上的电子标签写入编码，完成检测；

(4)依次启动弃料回输线、分选筛以及破碎机，以上设备均正常启动后，翻转机构会带动采样桶动作，将桶内的电石倒入破碎机中进行破碎；判断灌装工位中的空样瓶是否准备好，没准备好则继续等待，如果准备好后则启动加样装置进行加样灌装工作；

(5)随后电石进入电动分选筛，进行筛选，符合标准的电石进入集料加样装置，不合符规格的电石通过回收运送线进入余料回收仓；将集料加样装置内的电石注入写入编码的样瓶内，控制系统实时监测称重模块反馈回来的重量数据，一旦达到所设定的值便停止工作；

(6)将灌装好电石的样瓶移动至压盖工位进行压封盖操作，压封盖完成后将样瓶输送至样瓶存放区即可；随后按照该工作流程进行电石的制样，直至灌装完成4瓶后本次制样工作流程结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用电石自动制样的电气控制方法不需人工参与制样，由自动化设备全部完成。制样过程自然也就不会造成对人员的身体健康危害。同样的系统内还设置有空气除尘设备，当自动制样系统启动工作时除尘便会跟随一同启动，使得制样设备周围的环境粉尘量低。

2、该电石自动制样控制系统包含有出口为12mm的颚式破碎机和双层电动分选筛(上层网孔12mm，下层网口5mm)，这样就可以使得振动分选出来的电石粒度完全满足国标gb10665-2004中的要求。

3、电石自动制样控制系统在制样灌装的过程中，会将每个承装电石样瓶上的rfid标签写入一个编码，并且压封一个仅仅可以拆封一次的一次性瓶盖。这样就可以保证在制样到化验拆封之前没有人员可以接触到电石样品，彻底杜绝了人工制样所带来的干扰化验的因素。

附图说明

图1为本发明电石自动制样系统结构图；

图2为本发明电石自动制样电气控制原理图；

图3为本发明电石自动制样控制工作流程图。

图中标号：1、除尘风机组；2、样筒；3、破碎机；4、电动分选筛；5、回收运送线；6、余料回收仓；7、集料加样装置；8、样瓶；9、运送线；10、称重单元；11、瓶盖；12、压盖机；13、样瓶存放区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，为电石自动制样的系统结构图；当整个系统开始工作时，除尘电机组1便会工作，吸除掉由破碎机3、电动分选筛4等机构工作所产生的电石粉尘，使设备周围的粉尘量变小。制样的流程围绕着电石的运转流向进行，开启制样后会依次启动除尘电机组1、回收运送线5、电动分选筛4和破碎机。各个设备正常启动后会有翻转机构带动样桶2动作，将样桶2内的电石倒入破碎机3进行破碎，破碎机3将电石破碎至1-12mm大小的粒度后落入至电动分选筛4入口。分选筛选用为双层筛网，上层筛网网孔为12mm，下层筛网网口为5mm。经过该电动分选筛筛分之后，便可将5-12mm直径范围的电石颗粒筛分出来流入至集料加样装置7，所筛分出来的不合格的电石颗粒会落入回收运送线送5至回收区。

在电石制样系统工作之前，运送线9会把空样瓶8输送至加样工位，在加样工位的下方安装有称重单元10，先检测空样瓶8的质量是否在规定的偏差范围之内(所有样瓶都是统一规格)，如果空样瓶的质量与标准空样瓶质量偏差过大，证明空样瓶内可能装有物质，这时需要人工来介入。如果测得空样瓶没有问题的话，则会将样瓶上的电子标签写入编码后开始灌装，直至测得电石重量满足预先设定好的值后便停止灌装，移动样瓶至压盖机12进行压封一次性瓶盖，最后将样瓶输送至样瓶存放区13即可。该制样的全过程不需要制样人员接触电石(故障除外)，避免了电石粉尘对制样人员的身体健康造成危害。

请参阅图2，为电石自动制样的电气控制系统结构图；该系统共分为三层，管理层、控制层和执行机构。管理层为上位机，进行系统的组态，值班人员可以在值班室远程启停现场的设备、输入工作数据以及实时的监控现场设备的运行状态。

控制层则为传统的工业可编程逻辑控制器，进行现场的工作流程控制，控制器需要配置有数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口、高速脉冲输入输出接口、rj45工业以太网接口以及rs485串行通讯接口。

执行机构有除尘风机组1、破碎机3、电动分选筛4、皮带机等设备。上述设备的各个执行机构对应的位置均设有开关传感器，并进行检测，称重单元作为变送器将样瓶内的电石重量值实时的反馈给现场控制器，以便于控制器快速的做出控制判断。该系统引入rfid技术主要是为了防止电石样品的厂家信息泄露，每个煤样瓶上都贴有信息载体，在电石样品灌装之前把对应的厂家信息进行编码并写入至载体中，进而取代了之前写有厂家信息的卡片放入瓶中的标记方法。这样做的好处是样品信息能被有权限的人看到，所制得电石样品的保密性会更高。

请参阅图3，为电石自动制样电气控制系统的工作流程图；开始制样之前操作员只需要将电石样的信息录入在上位机中，确认制样设备中放置好制样所需的空瓶和瓶盖即可。当启动制样后自动制样所处的环境中会开启除尘电机组1，除尘电机组1成功启动后电石制样系统的工作流程会分成两个，一个是备瓶流程，另一个是制样流程。

备瓶流程的主要功能是为制样流程所需的洁净的空样瓶做准备工作，当灌装工位没有空瓶的情况下，运送线便会自启动将空瓶运输至灌装工位，与此同时，称重单元10会检测当前的空瓶质量与空瓶的标准质量相比较其质量大小是否有问题，如果偏差过大则证明瓶内可能有其他物质，需要人工来处理。如果传送过来的空瓶质量大小上没有问题就意味着当前准备样瓶完成，将空样瓶写入编码并统计好已准备的样瓶个数后等待进行灌装。如果该准备好的样瓶灌装完成后，即可准备下一个样瓶，如此循环下去知道灌装好4个为止。

在制样流程工作中，依次启动回收运送线5、电动分选筛4以及破碎机3，以上设备均正常启动后，翻转机构会带动样桶8动作，将桶内的电石倒入破碎机3中进行破碎。随后便会判断灌装工位中的空样瓶是否准备好，没准备好则继续等待，如果准备好后则启动电石制样系统进行加样灌装工作。控制系统便会实时监测称重模块反馈回来的重量数据，一旦达到所设定的值便停止电石制样系统的工作。随后将灌装好电石的样瓶8移动至压盖机11进行压封盖操作，压封盖完成后将样瓶输送至样瓶存放区13即可。随后按照该工作流程进行电石的制样，直至灌装完成4瓶后本次制样工作流程结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。